(57)【要約】【課題】最適なボールの大きさ（外径）を予測する予測精度を向上させることができるボールスプライン機構のボール選択方法を提供する。【解決手段】ボールスプライン機構Ｖのシャフトプーリボール溝Ｈｏとシーブプーリボール溝Ｈｉとが対向する全ての位相についてガタ量を測定し（ステップＳ２１）、全位相の中で最も大きいガタ量を最適ガタ量として決定すると共に、最適ガタ量を有する位相を最適位相として決定し（ステップＳ２２）、その最適ガタ量を用いて最適位相におけるボールの最適な外径ｄを予測する（ステップＳ２３）。これにより、シャフトプーリ２とシーブプーリ６とを相対的に回転移動させた際に、スプライン溝Ｈと測定用ボール９との関係によって決まる最適位相を見つけ、そのときのガタ量を最適ガタ量とし、最適ボール外径ｄの予測精度を向上させる。【選択図】図３
2005299872.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸部材の外周面上に周方向に所定間隔をおいて複数配設されかつ軸方向に沿って延在する外ボール溝と、前記回転軸部材の軸方向に移動可能に外嵌される軸嵌挿部材の内周面上で前記外ボール溝に対向する箇所に各々配設されかつ軸方向に沿って延在する内ボール溝とを有し、前記対向する外ボール溝と内ボール溝とによって形成されるスプライン溝にボールが介装されるボールスプライン機構のボール選択方法において、
前記外ボール溝と前記内ボール溝との間に前記ボールよりも小径の測定用ボールを介装して前記回転軸部材と前記軸嵌挿部材を所定トルクで相対的に正転方向及び反転方向に回転移動させて前記回転軸部材と前記軸嵌挿部材とのガタ量を測定し、該ガタ量の測定を外ボール溝と内ボール溝とが対向する全ての位相について行う全位相ガタ量測定工程と、
該全位相ガタ量測定工程により測定した全位相のガタ量を相互に比較して最も大きいガタ量を最適ガタ量として決定すると共に、該最適ガタ量を有する位相を最適位相として決定し、前記最適ガタ量を用いて前記最適位相における前記ボールの最適な外径を予測する最適ボール外径予測工程と、
該最適ボール外径予測工程により予測した最適ボール外径を有するボールを最適位相における最適ボールとして選択する最適ボール選択工程とを有することを特徴とするボールスプライン機構のボール選択方法。
【請求項２】
前記最適ボール選択工程では、前記最適ボール外径予測工程で決定した最適位相で前記回転軸部材と前記軸嵌挿部材とを嵌合させて形成した前記スプライン溝に前記予測した最適ボール外径を有するボールを介装し、前記回転軸部材と前記軸嵌挿部材を相対的に軸方向に移動させてその摺動抵抗力を測定し、
該測定した摺動抵抗力が予め設定されている規定値の範囲内である場合に、前記予測した最適ボール外径を有するボールを最適位相における最適ボールとして選択することを特徴とする請求項１に記載のボールスプライン機構のボール選択方法。
【請求項３】
前記最適ボール選択工程では、
前記測定した摺動抵抗力が規定下限値よりも小さい場合は、前記ボールをスプライン溝から取り外し、前記ボールよりも大径のボール外径を有したボールを前記スプライン溝に介装し、
前記測定した摺動抵抗力が規定上限値よりも大きい場合は、前記ボールをスプライン溝から取り外し、前記ボールよりも小径のボール外径を有したボールを前記スプライン溝に介装することを特徴とする請求項２に記載のボールスプライン機構のボール選択方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボールスプライン機構の外ボール溝と内ボール溝との間に介装されるボールを選択するボール選択方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、無段変速機（以下「ＣＶＴ」と記す）用プーリは、シャフトプーリに一体に形成されたシャフト部の外周面上にその軸心方向に沿って延在しかつ互いに周方向に所定間隔をおいて離間する複数本の外ボール溝を形成する一方、シーブプーリに一体に形成されたボス部の内周面上にシャフト部側のボール溝と同位相の位置に複数本の内ボール溝を形成し、シャフト部をボス部に嵌合させてシャフト部側の外ボール溝とボス部側の内ボール溝により形成されるスプライン溝に複数のボールを収容することによって形成されるボールスプライン機構を有しており、シャフトプーリとシーブプーリを一体回転可能でかつ軸方向に沿って互いに接近及び離間する方向に移動させることができる。
【０００３】
このＣＶＴ用プーリに用いられるボールスプライン機構のスプライン溝は、各ボール溝の加工誤差によって、ボールとのクリアランスにバラツキを生じるおそれがあるため、プーリ組み立て時に最適な大きさの外径を有するボールを選択してスプライン溝に挿入する必要がある。
【０００４】
そして、従来より、最適な大きさのボールを選択する方法として種々の方法が提案されており、その方法の一つに、通常のボールよりも外径の小さい測定用ボールを用意してスプライン溝に挿入し、シャフトプーリとシーブプーリとを相対的に正転方向及び反転方向に回転移動させて円周方向の変位量であるガタ量を測定し、その測定されたガタ量に応じて実際に組み付けられるボールの外径を決定し、その外径を有するボールを最適な大きさのボールとして選択するボール選択方法がある（例えば、特許文献１を参照）。
【０００５】
また、選択したボールをスプライン溝に挿入する際に必要な荷重を測定し、予め設定されている規定範囲内である場合には最適な大きさのボールであると判断する評価方法（例えば特許文献２を参照）や、選択したボールをスプライン溝に挿入した後に、再度、ガタ量を測定し、予め設定されている許容範囲内である場合には最適な大きさのボールであると判断する評価方法が提案されている（例えば特許文献３を参照）。
【０００６】
【特許文献１】特許第３１４１８２６号公報
【特許文献２】特許第３０５９１５８号公報
【特許文献３】特許第３０１１０２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来のボール選択方法の場合、シャフト部の外ボール溝とボス部の内ボール溝とを任意の位相で嵌合させてスプライン溝を形成しているので、当該スプライン溝に測定用ボールを挿入してガタ量を測定した場合に、所定の位相において、シャフトプーリとシーブプーリの軸心にズレが発生し、回転移動させた際にシャフト部の外周面とボス部の内周面とが当接するおそれがある。そして、シャフト部の外周面とボス部の内周面とが当接すると、ボールと溝部との関係による正確なガタ量を測定することができない。
【０００８】
また、上記従来の各評価方法では、ボール挿入時の荷重が規定範囲内であり、かつ再度測定したガタ量が許容範囲内であっても、シャフト部の外周面がボス部の内周面に当接している場合があり、かかる場合にはシーブプーリをシャフトプーリの軸方向に沿って円滑に移動させることが困難となり、ＣＶＴ用プーリが本来有する所期の性能を確保することができないという問題がある。
【０００９】
従って、ボールスプライン機構の製造においては、各ボール溝の加工誤差を最小限に抑える必要があり、精密な加工精度や部品管理が要求され、製造コストの高騰を招来していた。
【００１０】
本発明は、これらの問題に鑑み、従来技術の課題を解決すべくなされたものであり、その目的は、最適なボールの大きさ（外径）を予測する予測精度を向上させることができるボールスプライン機構のボール選択方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決する請求項１に記載の発明によるボールスプライン機構のボール選択方法は、回転軸部材の外周面上に周方向に所定間隔をおいて複数配設されかつ軸方向に沿って延在する外ボール溝と、回転軸部材の軸方向に移動可能に外嵌される軸嵌挿部材の内周面上で外ボール溝に対向する箇所に各々配設されかつ軸方向に沿って延在する内ボール溝とを有し、対向する外ボール溝と内ボール溝とによって形成されるスプライン溝にボールが介装されるボールスプライン機構のボール選択方法において、外ボール溝と内ボール溝との間にボールよりも小径の測定用ボールを介装して回転軸部材と軸嵌挿部材を所定トルクで相対的に正転方向及び反転方向に回転移動させて回転軸部材と軸嵌挿部材とのガタ量を測定し、ガタ量の測定を外ボール溝と内ボール溝とが対向する全ての位相について行う全位相ガタ量測定工程と、全位相ガタ量測定工程により測定した全位相のガタ量を相互に比較して最も大きいガタ量を最適ガタ量として決定すると共に、最適ガタ量を有する位相を最適位相として決定し、最適ガタ量を用いて最適位相におけるボールの最適な外径を予測する最適ボール外径予測工程と、最適ボール外径予測工程により予測した最適ボール外径を有するボールを最適位相における最適ボールとして選択する最適ボール選択工程とを有することを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のボールスプライン機構のボール選択方法において、最適ボール選択工程では、最適ボール外径予測工程で決定した最適位相で回転軸部材と軸嵌挿部材とを嵌合させて形成したスプライン溝に最適ボール外径を有するボールを介装し、回転軸部材と軸嵌挿部材を相対的に軸方向に移動させてその摺動抵抗力を測定し、その測定した摺動抵抗力が予め設定されている規定値の範囲内である場合に、予測した最適ボール外径を有するボールを最適位相における最適ボールとして選択することを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のボールスプライン機構のボール選択方法において、最適ボール選択工程では、測定した摺動抵抗力が規定下限値よりも小さい場合は、ボールをスプライン溝から取り外し、そのボールよりも大径のボール外径を有したボールをスプライン溝に介装し、測定した摺動抵抗力が規定上限値よりも大きい場合は、ボールをスプライン溝から取り外し、そのボールよりも小径のボール外径を有したボールをスプライン溝に介装することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明によると、ボールスプライン機構が有する全位相のガタ量を測定することにより、回転軸部材と軸嵌挿部材とを相対的に正転方向及び反転方向に回転移動させた際に回転軸部材の外周面と軸嵌挿部材の内周面とが当接せずにスプライン溝と測定ボールとの関係によって決まる最適位相を見つけて、そのときのガタ量を最適ガタ量とするので、ボールの最適な外径を予測する予測精度を向上させることができる。また、外ボール溝と内ボール溝の加工精度を従来よりも緩和することができ、ボールスプライン機構の製造を容易なものとし、製造コストを低減することができる。
【００１５】
請求項２の発明によると、回転軸部材と軸嵌挿部材とを最適位相で嵌合させて形成したスプライン溝に、最適ボール外径予測工程で予測した最適ボール外径を有するボールを介装し、回転軸部材と軸嵌挿部材とを相対的に軸方向に移動させてその摺動抵抗力を測定することで、その最適ボール外径を有するボールが最適位相における最適ボールであるか否かを評価することができる。したがって、円周方向にガタが存在せず乃至はガタが僅少で、かつ軸方向に円滑に移動させることができる最適ボールを選択することができる。
【００１６】
請求項３の発明は、請求項２に記載した最適ボール選択工程における最適ボールの選択方法を具体的に示したものであり、これによれば、摺動抵抗力が規定下限値よりも小さい場合は、大径のボール外径を有するボールに交換することで、摺動抵抗力を増大させることができ、規定値の範囲内に調整することができる。一方、摺動抵抗力が規定上限値よりも大きい場合は、小径のボール外径を有するボールに交換することで、摺動抵抗力を減少させることができ、規定の範囲内に調整することができる。したがって、円周方向にガタが存在せず乃至はガタが僅少で、かつ軸方向に円滑に移動させることができる最適ボールを選択することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、本発明の実施の形態に係わるボールスプライン機構のボール選択方法について図に基づいて説明する。
【００１８】
本発明の実施の形態に係わるボールスプライン機構のボール選択方法は、図１に示すように、全位相ガタ量測定工程（ステップＳ１）、最適ボール外径予測工程（ステップＳ２）、最適ボール選択工程（ステップＳ３）の３工程からなる。
【００１９】
まず最初に、本実施の形態におけるボールスプライン機構Ｖを有したＣＶＴ用プーリ１の構成について説明する。ＣＶＴ用プーリ１は、自動車のベルト式無段変速機内に備え付けられるものであり、図５に示すように、エンジンの出力軸に連結されるシャフトプーリ２（回転軸部材）と、そのシャフトプーリ２に嵌挿されるシーブプーリ（軸嵌挿部材）６とを備え、ボールスプライン機構Ｖによりシャフトプーリ２とシーブプーリ６とを一体に回転可能でかつシャフトプーリ２に対しシーブプーリ６を軸方向に相対的に移動可能に構成されている。
【００２０】
シャフトプーリ２は、シャフト部３とプーリ部４を有しており、シャフト部３の外周面には周方向に所定間隔をおいて軸方向に沿って延在するシャフトプーリボール溝（外ボール溝）Ｈｏが形成されている。本実施の形態では、回転中心を中心として１２０度の角度間隔をおいて配設されており、＃１〜＃３のシャフトプーリボール溝Ｈｏ１〜３が設けられている（図９を参照）。これらのシャフトプーリボール溝Ｈｏ１〜３は、縦断面が同一の曲率半径を有する２つの凹円弧を対峙させた、ゴシックアーチ型といわれる凹溝形状を有している（図１５を参照）。プーリ部４は、シャフト部３の基端側位置で径方向に拡がる円盤形状を有しており、シャフトプーリボール溝Ｈｏ側に向かって移行するに従い漸次縮径するテーパ状のプーリ面が形成されている。
【００２１】
一方、シーブプーリ６は、シャフトプーリ２のシャフト部３を嵌挿可能なボス部７と、そのボス部７の一方端部で径方向に拡がる円盤状のプーリ部８を有している。ボス部７の内周面には、シャフトプーリボール溝Ｈｏ１〜３に対応する位置にシーブプーリボール溝（内ボール溝）Ｈｉ１〜３が形成されている。これらのシーブプーリボール溝Ｈｉ１〜３は、シャフトプーリボール溝Ｈｏ１〜３と同様に縦断面がゴシックアーチ型といわれる凹溝形状を有している（図１５を参照）。プーリ部８は、軸方向外側に向かって移行するに従い漸次縮径するテーパ状のプーリ面が、シャフトプーリ２のプーリ面に対向するように設けられている。
【００２２】
（ステップＳ１：全位相ガタ量測定工程）
図１のステップＳ１に示す全位相ガタ量測定工程では、上記構成を有するＣＶＴ用プーリ１に測定用ボール９を組み付けてシャフトプーリ２とシーブプーリ６を相対的に正転方向及び反転方向に回転移動させたときのガタ量を全ての位相について測定する。
【００２３】
図２は、全位相のガタ量を測定する方法を説明するフローチャートである。まず最初に、ＣＶＴ用プーリ１のスプライン溝Ｈ１〜３に測定用ボール９を挿入してＣＶＴ用プーリ１を組み立てる作業を行う（ステップＳ１１）。
【００２４】
ＣＶＴ用プーリ１は、ボス部７にシャフト部３を挿入し、シャフト部３のシャフトプーリボール溝Ｈｏ１〜３とボス部７のシーブプーリボール溝Ｈｉ１〜３が対向する任意の一の位相に合わせて、シャフトプーリボール溝Ｈｏ１〜３とシーブプーリボール溝Ｈｉ１〜３の間に形成される各スプライン溝Ｈ１〜３に最適ボール外径ｄを予測するための測定用ボール９を介装することによって組み立てられる。尚、測定用ボール９の外径ｄ０は、最適ボール外径ｄよりも小さく（ｄ０＜ｄ）、シャフトプーリ２を固定した状態でシーブプーリ６を軸周りに回転させた場合に、その回転方向に予め設定された範囲内のガタを発生させることができる大きさに設定されている。
【００２５】
ＣＶＴ用プーリ１を組み立てると、次に、シャフトプーリ２とシーブプーリ６を相対的に正転方向及び反転方向に回転移動させて当該位相におけるガタ量を測定する（ステップＳ１２）。ガタ量の測定は、図６及び図７に示す最適ボール外径予測装置１０によって行う。
【００２６】
最適ボール外径予測装置１０は、図６及び図７に示すように、プーリ保持手段１１、プーリ回転付勢手段２１、及び画像処理手段３１を備えている。プーリ保持手段１１は、架台１３の上でシャフトプーリ２のプーリ部４の外周縁部分を軸方向両側から挟持して保持するプーリチャック１２と、シャフトプーリ２のシャフト部３の先端側を径方向両側から挟持して保持するシャフトチャック１５を有しており、シャフトプーリ２をその回転中心が水平方向に延在する姿勢状態で予め設定された固定位置に固定可能に構成されている。
【００２７】
プーリ回転付勢手段２１は、シーブプーリ６のプーリ部８の背面に沿って取り付けられてプーリ部８の外周縁部分を軸方向両側から挟持することによりシーブプーリ６に一体に固定される付勢用円盤２２と、その付勢用円盤２２からその径方向外側に向かって略水平に突設された右回転用アーム２３と、付勢用円盤２２から右回転用アーム２３とは反対方向に向かって略水平に突設された左回転用アーム２４と、右回転用アーム２３の先端及び左回転用アーム２４の先端からそれぞれ垂下する連結ロッド２５の下端に各々取り付けられるウェイト２６と、架台１３の下部に取り付けられて、これら一対のウェイト２６をそれぞれ上下移動させるためのシリンダ機構２７と、シリンダ機構２７の動作を制御する制御部２８を有している。
【００２８】
制御部２８は、例えばシーケンスプログラムコンピュータ等によって構成されており、所定の制御信号の入力によりシリンダ機構２７を駆動させてウェイト２６を上下移動させ、シーブプーリ６を所定トルクで右回転方向（正転方向）及び左回転方向（反転方向）に回転付勢し、測定用ボール９のガタ分だけ回転移動させた右回転変位位置（正転方向変位位置）及び左回転変位位置（反転方向変位位置）にそれぞれ配置するための制御プログラムが予め組み込まれている。
【００２９】
画像処理手段３１は、シーブプーリ６に取り付けられた付勢用円盤２２の回転移動状態を撮影するＣＣＤカメラ３２と、ＣＣＤカメラ３２により撮影した映像に基づいて画像処理を行い、軸方向に直交する方向に延在する座標平面上に展開してガタ量を算出するガタ量演算処理手段３３と、ガタ量演算処理手段３３の演算結果や画像処理データなどを表示するための表示モニタ３４を備えている。ＣＣＤカメラ３２は、付勢用円盤２２の盤面に対向する位置に設けられており、軸方向から盤面の所定範囲に亘って予め設定された測定検査箇所Ｋ（図９参照）を撮影できるように設定されている。
【００３０】
ガタ量演算処理手段３３は、本実施の形態では、架台１３の中に設置されたＰＣ（パーソナルコンピュータ）と、そのＰＣにインストールされたソフトウエアプログラムによって構成されている。また、このＰＣには、最適ボール外径の予測演算処理を実行するソフトウエアプログラム（最適ボール外径予測手段）もインストールされている。また、ＰＣは、最適ボール外径予測装置の機能ブロック図である図８に示すように、プーリ回転付勢手段２１の制御部２８と通信ケーブル３５によって接続されており、互いに制御信号の送受信が可能に構成されている。
【００３１】
上記構成を有する最適ボール外径予測装置１０へのＣＶＴ用プーリ１のセットは、作業者等によって行われる。作業者等は、まず、図６に示すように、シーブプーリ６のプーリ部８に付勢用円盤２２を一体に固定し、シャフトプーリ２のプーリ部４とシャフト部３をプーリ保持手段１１のプーリチャック１２及びシャフトチャック１５に挟持させて、右回転用アーム２３と左回転用アーム２４が各々水平方向に延在する姿勢状態で架台１３の上に固定する。
【００３２】
そして、右回転用アーム２３と左回転用アーム２４の先端にそれぞれ連結ロッド２５を介してウェイト２６に連結する。この状態では付勢用円盤２２に回転方向の付勢力は作用しておらず、シーブプーリ６は、正転方向及び反転方向にそれぞれ回転移動可能なイニシャル位置に配置される。
【００３３】
作業者等は、最適ボール外径予測装置１０にＣＶＴ用プーリ１をセットすると、ＰＣを操作してＣＶＴ用プーリ１の位相数を入力する。本実施の形態では、ＣＶＴ用プーリ１は、それぞれ３本のシャフトプーリボール溝Ｈｏ１〜３とシーブプーリボール溝Ｈｉ１〜３を有しており、３種類の位相組み合わせがあることから、位相数「３」が入力される。この位相数のデータは、ＰＣのメモリに記憶される。そして、図示していないスタートボタンの操作によりガタ量の測定開始を指示する。
【００３４】
ＰＣは、測定開始の指示を受けると、画像処理手段３１によりイニシャル位置にあるシーブプーリ６の付勢用円盤２２をＣＣＤカメラ３２により撮影し、その測定検査箇所Ｋの画像データをシーブプーリ６のイニシャル位置の画像データとしてＰＣのメモリに記憶する。
【００３５】
それから、プーリ回転付勢手段２１の制御部２８により、シリンダ機構２７の駆動制御を行い、右回転用アーム２３に連結されたウェイト２６を下降移動させ、左回転用アーム２４に連結されたウェイト２６を上昇移動させる。これにより、右回転用アーム２３の先端を下方に向かって移動させ、左回転用アーム２４の先端を上方に向かって移動させ、付勢用円盤２２を所定トルクで右回転方向に付勢する。
【００３６】
したがって、シーブプーリ６は、付勢用円盤２２と一体に右回転方向に回転付勢され、図９に示すように、測定用ボール９のガタ量分だけ回転移動した右回転変位位置に配置される。画像処理手段３１は、シーブプーリ６が右回転変位位置に配置されると、付勢用円盤２２の測定検査箇所ＫをＣＣＤカメラ３２により撮影し、その画像データをＰＣのメモリに記憶する。
【００３７】
次に、プーリ回転付勢手段２１の制御部２８は、シリンダ機構２７の駆動制御を行い、右回転用アーム２３に連結されたウェイト２６を上昇移動させ、左回転用アーム２４に連結されたウェイト２６を下降移動させる。これにより、右回転用アーム２３の先端を上方に向かって移動させ、左回転用アーム２４の先端を下方に向かって移動させ、付勢用円盤２２を所定トルクで左回転方向に付勢する。したがって、シーブプーリ６は、付勢用円盤２２と一体に左回転方向に回転移動し、測定用ボール９のガタ量分だけ左回転方向に移動した左回転変位位置（図示せず）に配置される。画像処理手段３１は、シーブプーリ６が左回転変位位置に配置されると、付勢用円盤２２の測定検査箇所ＫをＣＣＤカメラ３２により撮影し、その画像データをＰＣのメモリに記憶する。
【００３８】
そして、ガタ量演算処理手段３３は、ＰＣのメモリに記憶されたイニシャル位置と右回転変位位置と左回転変位位置の各画像データに基づいてシーブプーリ６のイニシャル位置から右回転変位位置及び左回転変位位置への移動によるガタ量として、図１０に示すように、回転中心変位量α、中心変位角γ、回転角φをそれぞれ算出する。そして、イニシャル位置の画像データ、右回転変位位置の画像データ、左回転変位位置の画像データを重ね合わせて、測定検査箇所Ｋの面性状が一致する位置を求め、シャフトプーリ２の軸心に対するシーブプーリ６の軸ズレを考慮したガタ量を算出し、当該位相におけるガタ量のデータとしてＰＣのメモリに記憶する。
【００３９】
次に、ＣＶＴ用プーリ１が有する全ての位相についてガタ量を測定したかを判断し（ステップＳ１３）、全位相についてガタ量を測定していない場合には（ステップＳ１３でＮｏ）、位相を変更し（ステップＳ１４）、変更後の位相のガタ量を測定する。
【００４０】
本実施の形態では、ＰＣのメモリに記憶したガタ量のデータ数が、予め入力した位相数「３」に満たない場合には、ガタ量演算処理手段３３によって位相の変更を指示する表示が表示モニタ３４に示される。作業者等は、表示モニタ３４に位相の変更を指示する表示がなされると、最適ボール外径予測装置１０からＣＶＴ用プーリ１を取り外して、シャフトプーリ２とシーブプーリ６とを一旦分離し、シャフトプーリ２とシーブプーリ６の位相を変更して再度組み付けし、新たな組み合わせにより構成されたスプライン溝Ｈ１〜３に測定用ボール９を挿入する。そして、再び最適ボール外径予測装置１０にＣＶＴ用プーリ１を取り付け、その位相におけるガタ量を測定する。そして、ＣＶＴ用プーリ１が有する全ての位相についてのガタ量を測定すると（ステップＳ１３でＹｅｓ）、ガタ量測定工程を終了する。
【００４１】
（ステップＳ２：最適ボール外径予測工程）
図１のステップＳ２に示す最適ボール外径予測工程では、最適位相における最適ガタ量を用いて最適ボール外径を予測する。図３は、最適ボール外径を予測する方法を説明するフローチャートである。
【００４２】
ＰＣ内に構成されている最適ボール外径予測手段は、ＣＶＴ用プーリ１が有する全ての位相についてのガタ量を相互に比較する（ステップＳ２１）。そして、各位相において測定したガタ量の中で最もガタ量が大きい位相を最適な位相として決定し、また、その最適位相におけるガタ量を最適ガタ量として決定する（ステップＳ２２）。
【００４３】
図１１〜図１４は、一のＣＶＴ用プーリ１における第１の位相と第２の位相でガタ量を測定した状態と、その結果により選択したボールを挿入して組み付けた状態を各々示したものであり、図１１は、第１の位相におけるガタ量を示す図、図１２は、第１の位相で測定したガタ量に基づき選択したボールを組み付けた状態を示す図、図１３は、第２の位相におけるガタ量を示す図、図１４は、第２の位相で測定したガタ量に基づき選択したボールを組み付けた状態を示す図である。
【００４４】
このＣＶＴ用プーリ１の場合、シャフトプーリボール溝Ｈｏ１〜３は、第２ボール溝Ｈｏ２が最も大きく、第３ボール溝Ｈｏ３が最も小さく、第１ボール溝Ｈｏ１がその中間の大きさに形成されており、シーブプーリボール溝Ｈｉ１〜３は、第３ボール溝Ｈｉ３が最も大きく、第２ボール溝Ｈｉ２が最も小さく、第１ボール溝Ｈｉ１がその中間の大きさに形成に形成されている。
【００４５】
そして、図１１及び図１３に示すように測定用ボール９を挿入して組み付けた状態では、第１の位相における各スプライン溝Ｈ１〜３と測定用ボール９との間には隙間Ａ、Ｂ、Ｃが形成され、第２の位相における各スプライン溝Ｈ１〜３と測定用ボール９との間には隙間Ａ’、Ｂ’、Ｃ’が形成されている。
【００４６】
第１の位相の場合、各スプライン溝Ｈ１〜３の大きさは、相互に平均化されており、隙間Ａ、隙間Ｂ、隙間Ｃは、ほぼ等しい大きさを有している（Ａ≒Ｂ≒Ｃ）。したがって、図１１に示すように、ガタ量を測定すべく、シャフトプーリ２を固定してシーブプーリ６を時計回りに回転移動させると、シャフトプーリ２とシーブプーリ６はほぼ同軸上に配置された軸心を中心として回転移動し、隙間Ａとほぼ等しい変位量だけ回転移動したところで停止する。したがって、スプライン溝Ｈ１〜３と測定用ボール９との関係で決まるガタ量Ａを得ることができる。
【００４７】
かかるガタ量Ａに基づいて選択したボールを各スプライン溝Ｈ１〜３に挿入してＣＶＴ用プーリ１を組み立てた場合に、図１２に示すように、シャフトプーリ２とシーブプーリ６を同軸上に配置し、シャフト部３の外周面とボス部７の内周面との当接を防ぐことができる最適な大きさのボールを選択することができる。
【００４８】
一方、第２の位相の場合、各スプライン溝Ｈ１〜３相互間のバラツキが大きく、隙間Ａ’と隙間Ｃ’がほぼ等しく、隙間Ｂ’が隙間Ａ’と隙間Ｃ’と比較して極端に小さくなっている（Ｂ’≪Ａ’≒Ｃ’）。したがって、図１３に示すように、ガタ量を測定すべく、シャフトプーリ２を固定してシーブプーリ６を時計回りに回転移動させると、スプライン溝Ｈ１〜３と測定用ボール９との関係によって停止するよりも前に、シャフト部３の外周面とボス部７の内周面とがＸ１部分で当接してかかる位置で停止する。
【００４９】
したがって、測定により得られるガタ量は第１の位相の場合よりも小さいガタ量となり、かかるガタ量に基づいて選択したボールをスプライン溝Ｈ１〜３に挿入してＣＶＴプーリ１を組み立てた場合に、図１４に示すように、シャフトプーリ２とシーブプーリ６の軸心が偏位し、シャフト部３の外周面とボス部７の内周面とがＸ２部分で当接する。したがって、シャフトプーリ２とシーブプーリ６を相対的に軸方向に移動させる際の摺動抵抗力が増大し、軸方向に円滑に移動させることができない。このため、スムーズな変速を確保することが困難となるおそれがある。
【００５０】
したがって、本実施の形態では、ＣＶＴ用プーリ１が有する全ての位相についてのガタ量の中から、ガタ量が最も大きい位相を最適な位相として決定し、その最適な位相において測定したガタ量を最適なガタ量として決定する。
【００５１】
最適ボール外径予測手段は、ＣＶＴ用プーリ１の最適な位相と最適なガタ量を決定すると、最適なガタ量を用いて最適な位相における最適なボールの大きさである最適ボール外径ｄを予測する処理の実行を開始する（ステップＳ２３）。
【００５２】
この最適ボール外径ｄの予測処理では、第１の前提条件として、シャフトプーリ２と測定用ボール９が一体と考え、動かないものとし、これを基準寸法とする。そして、第２の前提条件として、シーブプーリ６のシーブプーリボール溝Ｈｉ１のばらつきは、図１５に示すように、シャフトプーリ２の回転中心Ｏと測定用ボール９の中心（０、Ａ）とを通過する径方向基準線に対して４５゜の傾斜角を有する方向のみと考える。＃１シーブプーリボール溝Ｈｉ１の左側壁部（正転方向側壁部）ＬＨｉ１と右側壁部（反転方向側壁部）ＲＨｉ１の各曲率半径中心座標位置（ａＬ、ｂＬ）、（ａＲ、ｂＲ）は、以下の式（１）によって算出されるものとする。
【００５３】
【数１】
2005299872.tif 000003
【００５４】
但し、Ａは既知、Ｄはシーブプーリ６のばらつきのパラメータを示す。
【００５５】
次に、上記第１及び第２の前提条件のもと、図１６に示すように、左側壁部ＬＨｉ１の曲率半径中心座標位置（ａＬ′、ｂＬ′）と、測定用ボール９の中心座標位置（０、ｃ）と、左側壁部ＬＨｉ１と測定用ボール９との接触ポイントｐとが同一直線状にあるものと仮定して、右回転変位位置におけるシーブプーリボール溝Ｈｉ１の座標位置を求める。シーブプーリボール溝Ｈｉ１の左側壁部ＬＨｉ１の曲率半径中心座標位置（ａＬ′、ｂＬ′）は、以下の式（２）及び式（３）を用いて算出する。
【００５６】
【数２】
2005299872.tif 000004
【００５７】
但し、左側壁部ＬＨｉ１の曲率半径Ｌ、測定用ボール９の半径ｒ、測定用ボール９の中心座標位置（０、ｃ）は、既知である。
【００５８】
上記式（２）及び式（３）に式（１）を代入してＤについて解くことにより、イニシャル位置における左側壁部ＬＨｉ１の座標位置を以下の式（４）により表すことができる。
【００５９】
【数３】
2005299872.tif 000005
【００６０】
＃２のシーブプーリボール溝Ｈｉ２及び＃３のシーブプーリボール溝Ｈｉ３の左側壁部ＬＨｉ２、ＬＨｉ３についても同様にして、
【００６１】
【数４】
2005299872.tif 000006
として表すことができる。
【００６２】
次に、左回転変位位置における＃１のシーブプーリボール溝Ｈｉ１の座標位置を求める。シーブプーリボール溝Ｈｉ１の右側壁部ＲＨｉ１の曲率半径中心座標（ａＲ″、ｂＲ″）は、以下の式（７）及び式（８）を用いて算出する。
【００６３】
【数５】
2005299872.tif 000007
【００６４】
但し、右側壁部ＲＨｉ１の曲率半径Ｒ、測定用ボール９の半径ｒ、測定用ボール９の中心座標位置（０、ｃ）は、既知である。
【００６５】
上記式（７）及び式（８）に下記の式（９）を代入し、
【００６６】
【数６】
2005299872.tif 000008
【００６７】
Ｄについて解くことにより、イニシャル位置における右側壁部ＲＨｉ１の座標位置を以下の式（10）により表すことができる。
【００６８】
【数７】
2005299872.tif 000009
【００６９】
＃２のシーブプーリボール溝Ｈｉ２及び＃３のシーブプーリボール溝Ｈｉ３の右側壁部ＲＨｉ２、ＲＨｉ３についても同様にして
【００７０】
【数８】
2005299872.tif 000010
として表すことができる。
【００７１】
そして、上記の＃１〜＃３のシーブプーリボール溝Ｈｉ１〜３の左側壁部ＬＨｉ１〜３及び右側壁部ＲＨｉ１〜３に基づいて最適ボール外径ｄを算出する処理を行う。図１７及び図１８は、シーブプーリボール溝Ｈｉの右側壁部ＲＨｉ及び左側壁部ＬＨｉとシーブプーリ用基準円ＧＩとの関係を座標平面上に示す図である。まず最初に、図１７に示すように、＃１のシーブプーリボール溝Ｈｉ１の右側壁部ＲＨｉ１と左側壁部ＬＨｉ１の両方に規定径ｒのシーブプーリ用基準円ＧＩ１を同時に接触させたときの中心Ｑ１の座標位置（ｘ１、ｙ１）を求める。ここで、シーブプーリ用基準円ＧＩ１の中心座標位置Ｑ１（ｘ１、ｙ１）は、以下の式（13）と式（14）によって算出される。
【００７２】
【数９】
2005299872.tif 000011
【００７３】
但し、上記の式(13),(14)のＳとＴは、以下の式(15),(16)によって算出される。
【００７４】
【数１０】
2005299872.tif 000012
【００７５】
尚、上記式（15）のＲＬは、図１８に示すように、右側壁部ＲＨｉ１と左側壁部ＬＨｉ１の曲率半径中心座標位置間の距離であり、以下の式（17）によって算出される。
【００７６】
【数１１】
2005299872.tif 000013
【００７７】
また、ＲＱ＝Ｒ−ｒ、ＬＱ＝Ｌ−ｒである。そして、同様に、＃２のシーブプーリボール溝Ｈｉ２及び＃３のシーブプーリボール溝Ｈｉ３についてもシーブプーリ用基準円ＧＩの中心Ｑ２の座標位置（ｘ２、ｙ２）と、中心Ｑ３の座標位置（ｘ３、ｙ３）を求める。
【００７８】
次に、＃１のシャフトプーリボール溝Ｈｏ１の右側壁部ＲＨｏ１及び左側壁部ＬＨｏ１の両方に規定径ｒのシャフトプーリ用基準円Ｇｏ１を同時に接触させたときのシャフトプーリ用基準円Ｇｏ１の中心座標位置Ｑｏ１（ｘｏ１、ｙｏ１）をそれぞれ求める（いずれも図示せず）。シャフトプーリ用基準円Ｇｏ１の中心座標位置Ｑｏ１（ｘｏ１、ｙｏ１）は、以下の式（18）と式（19）によって算出される。
【００７９】
【数１２】
2005299872.tif 000014
【００８０】
但し、第１の前提条件より、シャフトプーリの中心座標位置（ｃＲＬ、ｄＲＬ）は既知であり、上記(18),(19)式のＳとＴは、以下の(20),(21)式によって算出される。
【００８１】
【数１３】
2005299872.tif 000015
【００８２】
次に、上記の算出式により算出したシーブプーリ用基準円ＧＩ１の中心Ｑ１の座標位置（ｘ１、ｙ１）と、シャフトプーリボール溝Ｈｏ１の右側壁部ＲＨｏ１と左側壁部ＬＨｏ１の両方に同時に接するシャフトプーリ用基準円Ｇｏ１の中心Ｑｏ１の座標位置とを用いて、＃１のスプライン溝Ｈ１の最適ボール外径ｄ１を算出する。
【００８３】
ここでは、＃１、＃２、＃３の各スプライン溝Ｈ１〜３共に同じボールサイズとするため、各スプライン溝Ｈ１〜３の最適ボール外径ｄ１〜ｄ３において算出する最適ボール外径ｄは一つであり（ｄ１＝ｄ２＝ｄ３＝ｄ）、下記の式（22）に示すように、各ボール溝のそれぞれのシーブプーリ用基準円ＧＩ１、シャフトプーリ用基準円Ｇｏ１の中心Ｑ１、Ｑｏ１をそれぞれ直線で結ぶ距離の２乗和Ｓが最小となる円の半径ｒを最小二乗法により求め、その半径ｒを２倍した長さを最適ボール外径ｄとする。
【００８４】
【数１４】
2005299872.tif 000016
【００８５】
ここで、ｎ＝１
【００８６】
そして、最適ボール外径ｄを有するボールを＃１〜＃３の各スプライン溝Ｈ１〜３に介装した場合におけるシャフトプーリ２とシーブプーリ６との同軸度を求める。同軸度は、＃１〜＃３の各スプライン溝Ｈ１〜３に介装された各ボールの中心を通過する円の中心とシャフトプーリ２の軸中心とのずれ量によって求められる。そして、その同軸度がシーブプーリ６のボス部７の内径と、シャフトプーリ２のシャフト部３の外径とのクリアランス差よりも小さいときは、最適ボール外径ｄとして予測し、最適ボール外径予測手段のメモリ内に記憶すると共に表示モニタ３４に表示する。
【００８７】
（ステップＳ３：最適ボール選択工程）
図１のステップＳ３に示す最適ボール選択工程では、ステップＳ２の最適ボール外径予測工程で予測した最適ボール外径ｄが適切であるか否かを評価し、適切である場合はその最適ボール外径ｄを有したボールを選択し、適切ではない場合は最適ボール外径ｄとは異なるボール外径を有したボールを選択する処理を行う。
【００８８】
図４は、最適ボール選択方法を説明するフローチャートである。まず、ＣＶＴ用プーリ１のシャフトプーリ２とシーブプーリ６を最適な位相に組み合わせて、そのスプライン溝Ｈ１〜３に最適ボール外径ｄを有するボールを挿入して組み立てる（ステップＳ３１）。
【００８９】
そして、シャフトプーリ２に対しシーブプーリ６を軸方向に移動させて、その摺動抵抗力を測定する（ステップＳ３２）。摺動抵抗力の測定は、例えば図１９に示すように、ＣＶＴ用プーリ１を組み立てた状態でシャフトプーリ２のシャフト部３が上下方向に延在する姿勢状態でシャフトプーリ２を支持し、シーブプーリ６を軸方向に移動させることにより測定される。
【００９０】
そして、測定した摺動抵抗力が予め設定されている規定値の範囲内にあるか否かを判断し（ステップＳ３３）、規定値の範囲内にある場合には（ステップＳ３３でＹｅｓ）、予測した最適ボール外径ｄが適切であると評価する。したがって、最適ボール外径ｄを有するボールを最適位相における最適ボールとして選択する。
【００９１】
一方、規定値の範囲外である場合には（ステップＳ３３でＮｏ）、摺動抵抗力を規定値の範囲内にすべく、以下の作業を行う。まず、測定した摺動抵抗力が規定値の範囲よりも大きいのか小さいのかを判断する。ここで、摺動抵抗力が規定上限値よりも大きい場合には、最適ボール外径ｄよりも一段小さい外径を有するボールを選択し、規定下限値よりも小さい場合には、最適ボール外径ｄよりも一段大きい外径を有するボールを選択する。
【００９２】
そして、その選択したボールをＣＶＴ用プーリ１のスプライン溝Ｈ１〜３に挿入されているボールと交換し（ステップＳ３５）、再びシーブプーリ６を軸方向に移動させてその摺動抵抗力を測定する（ステップＳ３２）。そして、摺動抵抗力が規定値の範囲内に入るまで上記の作業（ステップＳ３２〜ステップＳ３５）を繰り返し行う。そして、摺動抵抗力が規定値の範囲内に入り、変更したボールのボール外径が適切であるとの評価を受けることによって本ルーチンを終了する。
【００９３】
図２０は、スプライン溝Ｈ１〜３にボールを挿入する際の挿入荷重と、摺動抵抗力との関係を示したグラフである。このグラフによれば、最適位相を選択した場合（最適時）は、シャフト部３の外周面とボス部７の内周面との当接が抑制され、ボール挿入荷重の上昇に応じて摺動抵抗力も増大し、ボール挿入荷重と摺動抵抗力との間には相関関係が存在する。
【００９４】
一方、最適位相を選択しなかった場合（非最適時）は、シャフト部３の外周面とボス部７の内周面とが当接するおそれがあり、最適位相を選択した場合と比較して摺動抵抗力が大幅に増大し、ボール挿入荷重との間に相関関係は存在しない。したがって、スプライン溝Ｈ１〜３へのボール挿入荷重が規定範囲内であった場合でも、摺動抵抗力を測定することによって、ボールが不適切であると正確に評価できる。
【００９５】
図２１は、スプライン溝Ｈ１〜３にボールを挿入した後のガタ量と、摺動抵抗力の関係を示したグラフである。このグラフによれば、最適位相を選択した場合（最適時）は、シャフト部３の外周面とボス部７の内周面との当接が抑制され、ガタ量の増大に応じて摺動抵抗力は減少し、ガタ量と摺動抵抗力との間には相関関係が存在する。
【００９６】
一方、最適位相を選択しなかった場合（非最適時）は、シャフト部３の外周面とボス部７の内周面とが当接するおそれがあり、最適位相を選択した場合と比較して摺動抵抗力が大幅に増大し、ガタ量との間に相関関係は存在しない。したがって、組み立て後のガタ量が許容範囲内であった場合でも、摺動抵抗力を測定することによって、ボールが不適切であると正確に評価できる。
【００９７】
上述のボールスプライン機構Ｖのボール選択方法によれば、シャフトプーリボール溝Ｈｏとシーブプーリボール溝Ｈｉとが対向する全ての位相についてガタ量を測定し、全位相の中で最も大きいガタ量を最適ガタ量として決定すると共に、最適ガタ量を有する位相を最適位相として決定し、その最適ガタ量を用いて最適位相におけるボールの最適な外径を予測するので、シャフトプーリ２とシーブプーリ６とを相対的に正転方向及び反転方向に回転移動させた際に、シャフト部３の外周面とボス部７の内周面との当接を回避し、スプライン溝Ｈと測定用ボール９との関係によって決まる最適位相を見つけることができ、そのときのガタ量を最適ガタ量とすることによって、最適ボール外径の予測精度を向上させることができる。また、外ボール溝と内ボール溝の加工精度を従来よりも緩和することができ、ボールスプライン機構の製造を容易なものとし、製造コストを低減することができる。
【００９８】
また、シャフトプーリ２のシャフト部３とシーブプーリ６のボス部７を最適位相で嵌合させて形成したスプライン溝Ｈに、ステップＳ２の最適ボール外径予測工程で予測した最適ボール外径ｄを有するボールを介装し、シャフトプーリ２とシーブプーリ６とを相対的に軸方向に移動させてその摺動抵抗力を測定することによって、その最適ボール外径ｄを有するボールが最適位相における最適ボールであるか否かを評価することができる。
【００９９】
そして、摺動抵抗力が規定下限値よりも小さい場合は、最適ボール外径ｄよりも大径のボール外径を有するボールに交換することで、摺動抵抗力を増大させることができ、規定値の範囲内に調整することができる。
【０１００】
一方、摺動抵抗力が規定上限値よりも大きい場合は、最適ボール外径ｄよりも小径のボール外径を有するボールに交換することで、摺動抵抗力を減少させることができ、規定値の範囲内に調整することができる。したがって、円周方向にガタが存在せず乃至はガタが僅少で、かつ軸方向に円滑に移動させることができる最適ボールを選択することができる。
【０１０１】
尚、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上述の実施の形態では、３本のスプライン溝Ｈ１〜３の場合を例に説明したが、２本又は４本以上であってもよい。また、上述の実施の形態では、シャフトプーリ２を固定し、シーブプーリ６を回転付勢する場合を例に説明したが、シーブプーリ６を固定し、シャフトプーリ２を回転付勢してもよく、また、シャフトプーリ２とシーブプーリ６の両方を正逆方向に相対的に回転付勢してもよい。さらに、ＣＶＴ用プーリ１のボールスプライン機構に限定されず、本発明は、種々のボールスプライン機構に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本実施の形態におけるボールスプライン機構のボール選択方法を示すフローチャートである。
【図２】同じく、全位相のガタ量の測定方法を説明するフローチャートである。
【図３】同じく、最適ボール外径を予測する方法を説明するフローチャートである。
【図４】同じく、最適ボール選択方法を説明するフローチャートである。
【図５】同じく、ＣＶＴ用プーリの構成を説明する概略図である。
【図６】同じく、最適ボール外径予測装置の正面図である。
【図７】同じく、最適ボール外径予測装置の側面図である。
【図８】同じく、最適ボール外径予測装置の機能ブロック図である。
【図９】同じく、シーブプーリが右回転変位位置に配置された状態を示す説明図である。
【図１０】同じく、右回転変位位置を座標表示した説明図である。
【図１１】同じく、第１の位相におけるガタ量を示す図である。
【図１２】同じく、第１の位相で測定したガタ量に基づき選択したボールを組み付けた状態を示す図である。
【図１３】同じく、第２の位相におけるガタ量を示す図である。
【図１４】同じく、第２の位相で測定したガタ量に基づき選択したボールを組み付けた状態を示す図である。
【図１５】同じく、イニシャル位置におけるシーブプーリボール溝の形状を座標表示した説明図である。
【図１６】同じく、右回転変位位置におけるシーブプーリボール溝の曲率半径中心座標位置を示す説明図である。
【図１７】同じく、シーブプーリボール溝の右側壁部及び左側壁部とシーブプーリ用基準円との関係を座標表示した図である。
【図１８】同じく、シーブプーリボール溝の右側壁部及び左側壁部とシーブプーリ用基準円との関係を座標表示した図である。
【図１９】同じく、摺動抵抗力を測定する方法を説明する図である。
【図２０】同じく、スプライン溝にボールを挿入する際の挿入荷重と、摺動抵抗力との関係を示したグラフである。
【図２１】同じく、スプライン溝にボールを挿入した後のガタ量と、摺動抵抗力の関係を示したグラフである。
【符号の説明】
【０１０３】
１  ＣＶＴ用プーリ
２  シャフトプーリ（回転軸部材）
３  シャフト部
６  シーブプーリ（軸嵌挿部材）
７  ボス部
１０  最適ボール外径予測装置
Ｖ  ボールスプライン機構
Ｈ  スプライン溝
Ｈｉ  シーブプーリボール溝
Ｈｏ  シャフトプーリボール溝
ｄ  最適ボール外径
【図１】
2005299872.tif 000017
【図２】
2005299872.tif 000018
【図３】
2005299872.tif 000019
【図４】
2005299872.tif 000020
【図５】
2005299872.tif 000021
【図６】
2005299872.tif 000022
【図７】
2005299872.tif 000023
【図８】
2005299872.tif 000024
【図９】
2005299872.tif 000025
【図１０】
2005299872.tif 000026
【図１１】
2005299872.tif 000027
【図１２】
2005299872.tif 000028
【図１３】
2005299872.tif 000029
【図１４】
2005299872.tif 000030
【図１５】
2005299872.tif 000031
【図１６】
2005299872.tif 000032
【図１７】
2005299872.tif 000033
【図１８】
2005299872.tif 000034
【図１９】
2005299872.tif 000035
【図２０】
2005299872.tif 000036
【図２１】
2005299872.tif 000037